摘要：近年来,复合环境问题多发,应用传统研究方法难以灵活快速响应新型环境挑战。人工智能(AI)技术的快速发展为可持续环境基础研究提供了新思路。本文首先提出了复杂变化的环境物质系统的关键信息近似方法和系统方程,基于此提出了稳态及动态环境物质系统的机器学习框架。文章深入探讨了人工智能在分子性能预测、材料设计、蛋白质合成等基础学科领域的应用,并阐述了这些技术在新污染物预测、环境功能材料设计、活性污泥菌群优化等环境研究领域的迁移应用。基于此,详细介绍了人工智能在水处理工艺优化和机理研究中的应用,展示其解决环境问题的应用潜力,并提出了环境系统多组分信息融合策略。然而,要实现人工智能技术在环境领域的广泛应用,仍需克服系统关键描述信息构建难、数据匮乏和多组分信息融合技术的优化等挑战。

摘要：为解决低样本量下的能力验证z比分数评价结果可能偏离参加者真实能力水平的问题,建立了“z值评价-风险评估-技术核验”统计评价模型,以“一带一路”共建国家“水中铁和氟化物的检测”国际能力验证项目为例进行了验证。结果显示:样本量为14家(低样本量)、指定值与样本真值相对误差的绝对值大于4%时,铁检测项目获得“满意”评价结果的14家参加者中,5家存在数据“不准确”中/高风险;氟化物检测项目获得“满意”评价结果的11家参加者中,7家存在数据“不准确”中/高风险。技术核验反映出的突出问题是参加者未按照检测方法的要求实施质量控制措施,标准曲线绘制、试剂配制、关键仪器参数设置记录缺失,原始记录可追溯性较差。由此证实了数据风险点的存在,同时也印证了该统计评价模型的可靠性和必要性。

摘要：氟调酸(fluorotelomer carboxylic acids,FTCAs)是全氟烷基羧酸(perfluoroalkyl carboxylates,PFCAs)的前体物,同时也是替代加工助剂.本研究应用固相萃取-液相色谱-三重四极杆质谱仪联用的检测分析方法,探究了中国5个城市9座城市污水处理厂进水、二沉池出水、三级处理出水和污泥中6种FTCAs和12种PFCAs的分布及排放特征.FTCAs在城市污水处理厂进水中的浓度为0.52—2.00×10^(3) ng·L^(-1),受纳工业废水的城市污水处理厂进水中FTCAs的浓度高于其他主要受纳生活污水的城市污水处理厂,表明工业废水的排放会影响城市污水处理厂中FTCAs的浓度水平.生物处理工艺对FTCAs和PFCAs的去除率分别为43%—93%和-40%—69%.∑FTCAs在三级处理出水及污泥中的总排放量为13.6 g·d^(-1),6:2 FTCA和8:2 FTCA为主要的组成物质.三级处理出水中FTCAs及PFCAs的风险商分析表明三级处理出水中6:2 FTCA、PFHxA、PFOA、PFNA和PFDA可能对鱼类存在潜在风险.本研究为我国城市污水处理厂中新污染物的管控提供了数据基础.

摘要：硫自养反硝化(SAD)是一种绿色低碳的污水脱氮技术,具有成本低、污泥产量少、无须外加有机碳源等优点,已成为污水脱氮技术研究的热点之一。阐述SAD填料组成与复合硫源填料的合成方法,归纳SAD固定床反应器和流化床反应器的结构及其适用条件,回顾SAD与电化学、异养反硝化、厌氧氨氧化耦合工艺等方面的研究进展,并总结SAD耦合技术的优缺点以及耦合工艺的脱氮特征。微生物的代谢功能是实现高效SAD的关键因素,列举不同代谢特性的SAD功能微生物种类,阐述代表性微生物Thiobacillus和Sulfurimonas在SAD过程中的反硝化特性及其生长条件。目前,SAD技术在填料、反应器和耦合工艺等方面取得显著进步,但仍面临诸多挑战,在SAD技术温度适应性、高处理负荷反应器设计以及工艺流程优化等方面进一步创新。

摘要：环境中微量新污染物的存在及风险已受到广泛关注。城镇污水处理厂作为微量新污染物的重要“汇”,是阻断微量新污染物向环境中排放的关键屏障。依托“十二五”和“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项,在全国不同地域的城镇污水处理厂开展了较系统、全面的试验研究与统计分析,明确了我国城镇污水处理厂中典型微量新污染物的赋存特征,并在解析其在全工艺流程中的迁移转化规律的基础上,尝试提出了城镇污水处理厂微量新污染物的去除途径。研究成果为城镇污水处理厂微量新污染物控制提供了重要的科学基础,为城镇污水净化处理目标从常规指标升级到微量新污染物提供了可能性和全过程控制技术路径。

摘要：针对电絮凝(electrocoagulation,EC)处理腐殖酸(humic acid,HA)过程中电极易发生钝化,造成处理效能下降的问题,主要探究了阳极表面粗糙度、初始pH、初始HA浓度对于铝阳极钝化的影响,随后通过检测溶液中残留Al^(3+)浓度和阳极板表面形貌,进一步分析了HA浓度对于铝阳极钝化发展的影响机制。结果表明:铝阳极钝化程度与阳极板表面算数平均粗糙度(arithmetic mean roughness,Ra)呈负相关,随着Ra从2055 nm下降到270 nm,阳极板的电荷转移电阻(charge transfer resistor,Rct)从1174.0Ω·cm^(2)增大到1481.2Ω·cm^(2);当溶液初始pH从3提高到7时,极板的Rct从461.0Ω·cm^(2)增大到1120.2Ω·cm^(2),而当pH继续升高到9时,极板的Rct下降到169.5Ω·cm^(2);铝阳极钝化程度随溶液初始HA浓度呈现先减小后增大的规律。HA的质量浓度从0 mg·L^(-1)提高到20 mg·L^(-1)时,对应极板的Rct从1536.4Ω·cm^(2)减小到932.9Ω·cm^(2),HA的质量浓度进一步上升至200 mg·L^(-1)时,对应极板的Rct又从932.9Ω·cm^(2)增大到1403.2Ω·cm^(2)。本研究结果可为EC在实际应用中抑制阳极钝化提供参考。

摘要：电渗析作为一种高效且环境友好的电驱动膜分离技术,可以在外加直流电场的驱动下实现离子的选择性分离,被广泛应用于水处理与资源回收,其中离子交换膜是选择性分离的关键.本研究采用电化学沉积法成功制备了聚吡咯/对甲苯磺酸(PPy/pTS)膜电极,发现其可在0.4 V与-0.8 V(***/AgCl)下分别发生氧化和还原反应,并伴随着阴离子的嵌入和脱出,从而实现阴离子的富集与分离.采用PPy/pTS膜电极建立了膜电极电渗析器并进行Cl^(-)和SO_(4)^(2-)的分离.研究发现低pTS的掺杂量有助于提高离子分离性能,pTS浓度为0.1 mol·L^(-1)时,接收液Cl-和SO_(4)^(2-)的浓度分别为0.59 mmol·L^(-1)和0.03 mmol·L^(-1),Cl-/SO_(4)^(2-)分离因子可以达到13.92.此外,优化PPy/pTS膜电极电化学沉积时间.发现沉积时间过短(30 min)时的PPy/pTS膜电极不够致密、无法阻止离子自由扩散,而沉积时间过长(1 h)时PPy/pTS时膜电极离子扩散量低且分离效果不佳,经实验确定45 min为最佳电化学沉积时间.

摘要：设计了一组基于生物标记物的生物测试方法,并用于评价南方某水厂臭氧-生物活性炭中试工艺对水中痕量有机有毒污染物的去除效果.测试方法包括检测类雌激素效应物质的重组基因酵母试验,检测遗传毒性物质的SOS/umu试验和检测芳烃（Ah）受体效应物质的EROD试验.研究表明,仅在水库原水中存在很低浓度水平的间接遗传毒性物质,水处理各工艺出水均为阴性.工艺对类雌激素效应物质和Ah受体效应物质的去除率分别为91.3%和90.6%,主要在臭氧工艺段得到有效去除.采用成组生物标记物方法可以对饮用水中的痕量有机污染物进行毒性筛选或测试,适用于对水处理工艺的风险评价.

摘要：设计了1个水体扰动模拟实验装置，通过该装置中的光散射分析仪和图象采集、分析系统，能在线记录底泥受到不同强度扰动时水体中悬浮颗粒物的变化过程．利用该装置，研究了太湖梅梁湾3个采样点的底泥在受到不同强度扰动后，水体浊度变化规律和悬浮颗粒物结构特性．结果表明，底泥含水率及粒度分布对底泥受扰动后再悬浮的潜力有较大影响，含水率越高，再悬浮的潜力越大．随着扰动强度增大，水体的浊度相应增加，水体中悬浮颗粒物中值粒径也增大，分别从6．63，5．79，5．51μm上升到12．49，11．38，13．33μm．悬浮颗粒物图象分析表明，颗粒物在扰动中发生聚集、絮凝过程．颗粒物图象的形态学分析表明，悬浮颗粒物形状呈现分形现象，颗粒物的长短比在1．27．1．52之间，分形维数D2则在1．72～1．94之间．

摘要：克隆了稀有鮈鲫促肾上腺皮质素释放激素(CRF)、阿片黑素促皮质素原(POMC)和糖皮质素受体(GR)基因片段,设计了物种特异性引物.BLAST分析结果显示,所克隆基因与斑马鱼、鲫鱼和鲤鱼相应基因的同源性超过90%.通过短期暴露实验研究了氢化可的松对稀有鮈鲫雄性成鱼主要脏器的毒性,并通过荧光定量PCR方法测定了其对上述基因表达的影响.结果显示,在0～125μg.L-1浓度暴露下,实验鱼体长、体重、性腺指数、肝脏指数和肾脏指数等指标与对照组均无显著差异.鱼脑CRF基因在暴露组较对照组有显著上调;脑POMC基因在低浓度暴露组显著上调,而在高浓度暴露组显著下调;且CRF和POMC基因的表达谱随浓度变化都呈现非典型剂量效应关系;肝脏GR基因在氢化可的松低暴露浓度组时较对照组明显下调,高浓度组时显著上调.以上结果表明,在分子水平上氢化可的松能够干扰鱼的肾上腺激素调节功能,但在器官和个体水平上没有表现出明显的毒性;HPA轴中的CRF、POMC和GR功能基因可以作为肾上腺皮质激素干扰物的敏感生物标记.